真空斷路器及運(yùn)行

1、2.3.3真空斷路器真空斷路器真空斷路器是以真空作為滅弧和絕緣介質(zhì)。目前我國(guó)真空斷路器是以真空作為滅弧和絕緣介質(zhì)。目前我國(guó)10KV35kV中壓配電系統(tǒng)中真空斷路器得到廣泛應(yīng)用。中壓配電系統(tǒng)中真空斷路器得到廣泛應(yīng)用。http:/ 真空斷路器1.1.真空斷路器的真空斷路器的滅弧原理滅弧原理 1)1)真空的特性真空的特性所謂的真空是相對(duì)而言的，指的是絕對(duì)壓所謂的真空是相對(duì)而言的，指的是絕對(duì)壓力低于力低于1 1個(gè)大氣壓的氣體稀薄的空間。個(gè)大氣壓的氣體稀薄的空間。由于真空中幾乎沒(méi)有什么氣體分子可供游由于真空中幾乎沒(méi)有什么氣體分子可供游離導(dǎo)電，且弧隙中少量導(dǎo)電粒子很容易向離導(dǎo)電，且弧隙中少量導(dǎo)電粒子很容易

2、向周?chē)婵諗U(kuò)散，所以周?chē)婵諗U(kuò)散，所以真空的絕緣強(qiáng)度比變真空的絕緣強(qiáng)度比變壓器油及在大氣壓下的壓器油及在大氣壓下的SF6SF6或空氣或空氣等絕緣強(qiáng)度高得多等絕緣強(qiáng)度高得多 間隙距離（間隙距離（mm）圖圖. 不同介質(zhì)的絕緣間隙擊穿電壓不同介質(zhì)的絕緣間隙擊穿電壓2)2)真空中的電弧真空中的電弧 真空中的電弧是在觸頭分離時(shí)，觸頭電極蒸發(fā)出來(lái)的金屬蒸汽中形成的.當(dāng)觸頭分離時(shí)，電極表面即使有微小的突起部分，也將會(huì)引起電場(chǎng)能量集中而發(fā)射電子，在極小的面積上，電流密度可達(dá)105106A/mm2，使金屬發(fā)熱、熔融，蒸發(fā)出來(lái)的金屬蒸汽發(fā)生電離而形成電弧。真空中金屬蒸汽電弧的特性主要決定于觸頭材料的性質(zhì)及其表面情

3、況。 3) 3)真空中的電弧熄滅原理真空中的電弧熄滅原理n(1)(1)依靠高真空的絕緣耐力依靠高真空的絕緣耐力 電弧中的離子和粒子，與周?chē)哒婵毡容^起電弧中的離子和粒子，與周?chē)哒婵毡容^起來(lái)，形成局部的高壓力和高密度，因而電弧中來(lái)，形成局部的高壓力和高密度，因而電弧中的離子和粒子迅速向周?chē)鷶U(kuò)散。當(dāng)電弧電流到的離子和粒子迅速向周?chē)鷶U(kuò)散。當(dāng)電弧電流到達(dá)零值時(shí)，由于電流減少，從而向電弧供給的達(dá)零值時(shí)，由于電流減少，從而向電弧供給的能量減少，電極的溫度隨之降低。當(dāng)觸頭間的能量減少，電極的溫度隨之降低。當(dāng)觸頭間的粒子因擴(kuò)散而消失的數(shù)量，超過(guò)產(chǎn)生的數(shù)量時(shí)，粒子因擴(kuò)散而消失的數(shù)量，超過(guò)產(chǎn)生的數(shù)量時(shí)，電弧即不

4、能維持而熄滅，燃弧時(shí)間一般在電弧即不能維持而熄滅，燃弧時(shí)間一般在0.01s0.01s左右。左右。n(2)(2)磁吹觸頭產(chǎn)生的電弧擴(kuò)散作用磁吹觸頭產(chǎn)生的電弧擴(kuò)散作用2.真空斷路器的滅弧室 真空滅弧室是真空斷路器的核心部分.外殼大多采用玻璃和陶瓷兩種，如圖2.10所示.在被密封抽成真空(真空度般達(dá)到1.3310-31.3310-7Pa)的玻璃或陶瓷容器內(nèi)，裝有靜觸頭、動(dòng)觸頭、電弧屏蔽罩、波紋管，構(gòu)成了真空滅弧室。l真空滅弧室的外殼外殼作滅弧室的固定件并兼有絕緣作用。l動(dòng)、靜觸頭動(dòng)、靜觸頭連接導(dǎo)電桿，與大氣連接，在不破壞真空的情況下，完成觸頭部分的開(kāi)、合動(dòng)作。l動(dòng)觸桿和動(dòng)觸頭的密封靠金屬波紋管金屬波

5、紋管實(shí)現(xiàn)，波紋管一般由不銹鋼制成。l在觸頭外面四周裝有金屬屏蔽罩金屬屏蔽罩，可以防止因燃弧產(chǎn)生的金屬蒸汽附著在絕緣外殼的內(nèi)壁而使絕緣強(qiáng)度降低。同時(shí)，它又是金屬蒸汽的有效凝聚面，能夠提高開(kāi)斷性能。屏蔽罩使用的材料有Ni、Cu、Fe、不銹鋼等。磁吹觸頭滅弧原理磁吹觸頭滅弧原理: :真空開(kāi)關(guān)觸頭的開(kāi)距較小，電壓為10KV時(shí)，只有121mm 。觸頭材料大體有二類(lèi)：一類(lèi)是銅基合金，如銅鉍合金、銅碲硒合金等；另一類(lèi)是粉末燒結(jié)的銅鉻合金。觸頭結(jié)構(gòu)形式目前多是螺旋式葉片觸頭和枕狀觸頭，兩者均屬磁吹觸頭，即利用電弧電流本身產(chǎn)生的磁場(chǎng)驅(qū)使電弧運(yùn)動(dòng)，以熄滅電弧。螺旋式葉片觸頭:中部是一圓環(huán)狀的接觸面，接觸面周?chē)怯?/p>

6、螺旋葉片構(gòu)成的吹弧面，觸頭閉合時(shí)，只有接觸面接觸。觸頭的特殊結(jié)構(gòu)可利用開(kāi)斷的電流產(chǎn)生縱向磁場(chǎng)或橫向磁場(chǎng)以驅(qū)動(dòng)電弧高速旋轉(zhuǎn)(對(duì)于大容量的真空斷路器一般為縱向磁場(chǎng)), 避免觸頭過(guò)熱。因?yàn)樵谌紵^(guò)程中產(chǎn)生的金屬蒸汽、電子和離子在很短的時(shí)間擴(kuò)散并被吸附到觸頭和屏蔽罩上，所以其絕緣恢復(fù)速度很快，從而在電流過(guò)零時(shí)迫使電弧熄滅。圖2.11 螺旋式葉片觸頭（a）縱向剖面圖；（b）動(dòng)觸頭頂視圖；（c）電流線(xiàn)與磁場(chǎng)（a）（b）（c）橫向磁場(chǎng)作用在真空電弧上可橫向磁場(chǎng)作用在真空電弧上可以使真空斷路器的開(kāi)斷電流提以使真空斷路器的開(kāi)斷電流提高到高到4060KA4060KA3.真空斷路器的結(jié)構(gòu) 真空斷路器的結(jié)構(gòu)主要由導(dǎo)電

7、部分、真空滅弧室、絕緣部分、傳動(dòng)部分、框架和操動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。v操動(dòng)機(jī)構(gòu)：配用彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，可進(jìn)行手動(dòng)和電動(dòng)儲(chǔ)能。也有配用電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的圖2.12 ZN28斷路器結(jié)構(gòu)圖1操動(dòng)機(jī)構(gòu)；2-分閘彈簧；3-油緩沖器；4-框架；5-觸頭彈簧6-操作絕緣子7-上支架；8-真空滅弧室；9-絕緣桿；10-下支架；11-絕緣子；12-輪；13-面板；14-計(jì)數(shù)器圖2.12為ZN28-10型真空斷路器的外形圖。斷路器為手車(chē)式。ZN28系列真空斷路.器，系三相交流50HZ額定電壓12kv及以下的戶(hù)內(nèi)高壓配電裝置，可配用于GG-1A（F）、XGN2、JYN2、KYN1型開(kāi)關(guān)柜。適用于發(fā)電廠、變電廠等輸配電系統(tǒng)的控制與保

8、護(hù)，尤其適用于頻繁操作的場(chǎng)所。該系列產(chǎn)品可分為：分裝式、固定式、手車(chē)式三種結(jié)構(gòu)。操作機(jī)構(gòu)選用電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)或彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。圖2.13 ZN12型真空斷路器總體結(jié)構(gòu)圖1絕緣子；2-上出線(xiàn)端；3-下出線(xiàn)端；4-軟連接；5-導(dǎo)電夾6-萬(wàn)向桿端軸承；7-軸銷(xiāo)；8-杠桿；9-主軸；10-絕緣拉桿11-機(jī)構(gòu)箱；12-真空滅弧室；13-觸頭彈簧圖圖2.13為為ZN12-12型真空斷路器外型真空斷路器外形圖。該系列真空形圖。該系列真空斷路器為額定電壓斷路器為額定電壓12kV，三相交流，三相交流50Hz的戶(hù)內(nèi)高壓的戶(hù)內(nèi)高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備，是引進(jìn)開(kāi)關(guān)設(shè)備，是引進(jìn)德國(guó)西門(mén)子公司德國(guó)西門(mén)子公司3A技術(shù)制造的產(chǎn)品。技術(shù)制造的產(chǎn)

9、品。戶(hù)外35KV真空斷路器zw32-12真空斷路器 3真空斷路器的特點(diǎn)和用途 1) 優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)、檢修工作量小(真空滅弧室只可更換,不需檢修)； 使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)行可靠； 能頻繁操作，噪聲?。?真空熄弧效果好，電弧不外露； 無(wú)爆炸危險(xiǎn)。 2) 用途： 目前在10kV35KV系統(tǒng)中廣泛使用，戶(hù)內(nèi)、戶(hù)外都有。 3 3）運(yùn)行中應(yīng)檢查和保證滅弧室的真空度。）運(yùn)行中應(yīng)檢查和保證滅弧室的真空度。為了使真空滅弧室具有足夠的真空度，且在運(yùn)行中保持真空度不變，因此，要求真空滅弧室的外殼不漏氣和內(nèi)部零件不產(chǎn)氣。為了保持高的真空度，不少真空滅弧室內(nèi)裝有吸氣劑以吸收真空滅弧室在儲(chǔ)存和運(yùn)行期間內(nèi)部零件釋放出的氣

10、體。真空斷路器的滅弧室因制造質(zhì)量或運(yùn)輸中震動(dòng)、儲(chǔ)存和運(yùn)行中個(gè)別元件老化，均可能使真空度不足，導(dǎo)致影響斷路器開(kāi)斷和關(guān)合能力。因此，在維修工作中，需要檢驗(yàn)滅弧室的真空度。檢驗(yàn)真空滅弧室的真空度，一般采用工頻耐壓試驗(yàn)法，為了提高檢驗(yàn)的準(zhǔn)確度，還可采用專(zhuān)用儀器即磁控真空計(jì)測(cè)量。真空斷路器是一種少維護(hù)的開(kāi)關(guān)設(shè)備。對(duì)于動(dòng)作不太頻繁的使用場(chǎng)所，投入運(yùn)行的初期，每12年檢查一次，檢查維護(hù)兩次后，便可延長(zhǎng)檢查期限，對(duì)于動(dòng)作頻繁的使用場(chǎng)所，運(yùn)行初期每動(dòng)作10002000次應(yīng)檢查維護(hù)一次。檢查維護(hù)兩次后，可適當(dāng)延長(zhǎng)檢查期限。2.3.4 操動(dòng)機(jī)構(gòu)(oprating mechanism)1. 作用：為開(kāi)閉裝置提供操作能

11、量,使斷路器合閘、維持合閘和分閘.2. 分類(lèi)：根據(jù)正常操動(dòng)合閘所直接利用的動(dòng)能形式的不同，操動(dòng)機(jī)構(gòu)分為電磁型、彈簧型電磁型、彈簧型、液壓型、液壓型、電電動(dòng)型動(dòng)型、氣動(dòng)型、氣動(dòng)型等多種類(lèi)型等多種類(lèi)型。目前目前斷路器常用的操動(dòng)斷路器常用的操動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)是是彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)和液和液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)。壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)。 能源輸入操動(dòng)機(jī)構(gòu)后轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,操動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu),把位移傳遞給提升機(jī)構(gòu),最終使斷路器觸頭運(yùn)動(dòng)達(dá)到合閘和分閘的目的.3. 選擇:一種型號(hào)的操動(dòng)機(jī)構(gòu)可以使用在不同型號(hào)的斷路器上,同一型號(hào)的斷路器有時(shí)也可采用幾種不同種類(lèi)的操動(dòng)機(jī)構(gòu).斷路器采用何種形式的操動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)根據(jù)制造廠家的推薦由用

12、戶(hù)自選,但大多數(shù)是由制造廠配套供應(yīng).4.基本要求 ： （1）具有足夠的操作功 （2）有維持合閘裝置 （3）有可靠的分閘裝置和足夠的分閘速度 （4）具有自由脫扣裝置自由脫扣：是指操動(dòng)機(jī)構(gòu)在合閘過(guò)程中接到分閘命令時(shí)，機(jī)構(gòu)將不再自由脫扣：是指操動(dòng)機(jī)構(gòu)在合閘過(guò)程中接到分閘命令時(shí)，機(jī)構(gòu)將不再執(zhí)行合閘命令而立即分閘，這樣就避免了跳躍。執(zhí)行合閘命令而立即分閘，這樣就避免了跳躍。 （5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、價(jià)格低廉5.基本部分組成：作功（合閘）元件、合閘維持裝置、分閘與自由脫扣裝置、緩沖元件及部分操作電路等。 操動(dòng)機(jī)構(gòu)是獨(dú)立的設(shè)備,有相應(yīng)的型號(hào).略.簡(jiǎn)介:彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)利用已儲(chǔ)能的彈簧為動(dòng)力使斷路器動(dòng)作。彈簧儲(chǔ)能通常由電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速裝置來(lái)完成。對(duì)于某些操作功不大的彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低成本，也可用于手力來(lái)儲(chǔ)能。彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是不需要大功率的直流電源；電動(dòng)機(jī)功率?。◣装偻叩綆浊撸唤恢绷鲀捎?；機(jī)械壽命可達(dá)數(shù)萬(wàn)次。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜；零件數(shù)量多；加工要求高；隨著機(jī)構(gòu)操作功的增大，重量顯著增加。彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)一般只用于操作126kV及以下的斷路器，彈簧儲(chǔ)能為幾百焦耳到幾千焦耳。視頻視頻液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作壓力高，一般在20MPa30MPa左右。因此，